CN110987266A - 道岔转换阻力监测螺栓 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种道岔转换阻力监测螺栓，包括销头部、销体部和应变片；销体部用于插设在铁路道岔的叉形铁与转辙机的动作拉杆对应的销孔内；销体部包括受力段和定位段，受力段内部开设有柱形孔；应变片为多对，多对应变片沿柱形孔的延伸方向间隔设置在柱形孔内，每对的两个应变片沿道岔转换阻力监测螺栓的测力方向对称贴附在柱形孔的内壁上以感应受力段的形变并转换成相应的电信号。具有较好的结构强度，可以在列车运行过程中实现全天候对道岔转换阻力实时进行监测。解决了现有技术中的道岔转换阻力传感器整体结构强度有限而无法在列车运行时对道岔转换阻力进行实时监测从而影响列车运行的问题。
Description
技术领域
本发明涉及铁路养护设备领域，具体而言，涉及一种道岔转换阻力监测螺栓。
背景技术
铁路列车运行过程以及进站或出站时，需要转换到不同的轨道上运行。轨道的转换处设置有道岔，道岔旁边设置有转辙机，转辙机的动作拉杆通过连接螺栓与道岔的叉形铁连接从而拖动道岔转换，从而保证列车安全、高效运行。
而道岔在工作较长时间后，由于路基或其他原因会导致道岔的转换阻力增大，而转辙机的作用力有限，道岔阻力增大后会影响转辙机正常工作，最终导致道岔转换异常，影响到行车安全。
道岔转换包括解锁、转换、锁闭三个过程，为了保证列车的行车安全，需要定期检测道岔工作的各种力学参数，具体包括锁闭状态下的静态力、道岔正常转换时的阻力、转辙机最大输出力(摩擦力)、尖轨在解锁后的反弹力、转换过程的摩擦力以及转换过程的卡阻力。这些力学参数的值与道岔的运行状况直接相关，道岔的许多故障也与这些力学参数关联。因此，通过定期测量这些力学参数来了解和掌握道岔工作情况，并在道岔转换阻力超出正常范围时，对道岔以及路基进行相应的检修从而使道岔转换阻力恢复到正常范围。
目前，在检测道岔转换阻力时，采用特定的道岔转换阻力传感器，该传感器形状类似于动作拉杆与叉形铁之间的连接螺栓，具体检测时，将动作拉杆与叉形铁之间的连接螺栓从两者的销孔内拔出，然后插入道岔转换阻力传感器，通过该传感器即可检测到转辙机拉动或推动道岔时的转换阻力大小。
现有的道岔转换阻力传感器采用从销体部两侧开设两对沿径向延伸的槽孔，槽孔对称开设，在槽孔内部的底面上布置应变片，该结构设计导致传感器的整体结构强度有限，径向受力强度较差，在工作时有很大的断裂风险，为了保证的列车的运行安全，需要列车停运时进行检测，无法实现全天候对道岔转换阻力实时进行监测，因此对列车的运行造成很大影响。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种道岔转换阻力监测螺栓，以解决现有技术中的道岔转换阻力传感器整体结构强度有限而无法在列车运行时对道岔转换阻力进行实时监测从而影响列车运行的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种道岔转换阻力监测螺栓，包括：销头部；销体部，与销头部连接，销体部用于插设在铁路道岔的叉形铁与转辙机的动作拉杆对应的销孔内；销体部包括受力段和定位段，受力段内部开设有沿销体部的轴心线方向延伸的柱形孔；应变片，应变片为多对，多对应变片沿柱形孔的延伸方向间隔设置在柱形孔内，每对的两个应变片沿道岔转换阻力监测螺栓的测力方向对称贴附在柱形孔的内壁上以在动作拉杆对叉形铁施加作用力时感应受力段的形变并转换成相应的电信号。
进一步地，应变片为矩形应变片，每个应变片的长度方向均与柱形孔的中心线方向平行。
进一步地，应变片为两对。
进一步地，受力段包括：第一受力段；第二受力段，第二受力段为两段，两段第二受力段分别与销头部和定位段邻接；其中，第一受力段位于两段第二受力段之间，每对应变片沿销体部的径向与第一受力段和第二受力段的邻接部位相对。
进一步地，第一受力段与两个第二受力段的邻接部位的外壁上均开设有形变槽，形变槽为环形，形变槽沿销体部的周向开设；其中，每对应变片沿销体部的径向与形变槽相对。
进一步地，形变槽具有底壁和两个侧壁，底壁和两个侧壁之间的夹角均为圆角结构。
进一步地，销头部内部具有电路腔，电路腔内部设置有电路板；其中，多对应变片通过导线与电路板连接。
进一步地，销头部靠近销体部的一端设置有第一定位结构，第一定位结构用于限制销头部和销体部的周向角度；其中，第一定位结构为六棱柱。
进一步地，定位段包括：第二定位结构，第二定位结构与销体部邻接，第二定位结构用于限制销头部和销体部的周向角度；其中，第二定位结构为四棱柱。
进一步地，定位段还包括：第三定位结构，第三定位结构与第二定位结构邻接，第三定位结构用于限制销头部和销体部的轴向位置；其中，第三定位结构为螺纹柱。
应用本发明技术方案的道岔转换阻力监测螺栓，包括销头部、销体部和应变片；销体部与销头部连接，销体部用于插设在铁路道岔的叉形铁与转辙机的动作拉杆对应的销孔内；销体部包括受力段和定位段，受力段内部开设有沿销体部的轴心线方向延伸的柱形孔；应变片为多对，多对应变片沿柱形孔的延伸方向间隔设置在柱形孔内，每对的两个应变片沿道岔转换阻力监测螺栓的测力方向对称贴附在柱形孔的内壁上以在动作拉杆对叉形铁施加作用力时感应受力段的形变并转换成相应的电信号。具有较好的结构强度，可以在列车运行过程中实现全天候对道岔转换阻力实时进行监测。解决了现有技术中的道岔转换阻力传感器整体结构强度有限而无法在列车运行时对道岔转换阻力进行实时监测从而影响列车运行的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例可选的一种道岔转换阻力监测螺栓的立体结构示意图；
图2是根据本发明实施例可选的一种道岔转换阻力监测螺栓的剖面结构示意图；
图3是根据本发明实施例可选的一种道岔转换阻力监测螺栓在铁路道岔的叉形铁与转辙机的动作拉杆上的安装结构示意图；
图4是根据本发明实施例可选的一种道岔转换阻力监测螺栓的应变片的结构示意图；
图5是根据本发明实施例可选的一种道岔转换阻力监测螺栓的应变片的桥接电路示意图；
图6是根据本发明实施例可选的一种叉形铁的结构示意图；
图7是根据本发明实施例可选的一种第一限位板的结构示意图；以及
图8是根据本发明实施例可选的一种第二限位板的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、销头部；11、电路腔；12、第一定位结构；20、销体部；21、受力段；211、第一受力段；212、第二受力段；213、形变槽；22、定位段；221、第二定位结构；222、第三定位结构；23、柱形孔；30、应变片；31、电阻丝；32、连接端头；40、叉形铁；50、动作拉杆；60、电路板；70、第一限位板；80、第二限位板；90、销孔。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
根据本发明实施例的道岔转换阻力监测螺栓，如图1至图3所示，包括销头部10、销体部20和应变片30；销体部20与销头部10连接，销体部20用于插设在铁路道岔的叉形铁40与转辙机的动作拉杆50对应的销孔内；销体部20包括受力段21和定位段22，受力段21内部开设有沿销体部20的轴心线方向延伸的柱形孔23；应变片30为多对，多对应变片30沿柱形孔23的延伸方向间隔设置在柱形孔23内，每对的两个应变片30沿道岔转换阻力监测螺栓的测力方向对称贴附在柱形孔23的内壁上以在动作拉杆50对叉形铁40施加作用力时感应受力段21的形变并转换成相应的电信号。具有较好的结构强度，可以在列车运行过程中实现全天候对道岔转换阻力实时进行监测。解决了现有技术中的道岔转换阻力传感器整体结构强度有限而无法在列车运行时对道岔转换阻力进行实时监测从而影响列车运行的问题。
具体实施时，如图2所示，销头部10内部具有电路腔11，电路腔11内部设置有电路板60；多对应变片30通过导线与电路板60连接。
具体地，如图2所示，应变片30为两对，受力段21包括第一受力段211和第二受力段212，第二受力段212为两段，两段第二受力段212分别与销头部10和定位段22邻接，第一受力段211位于两段第二受力段212之间，第一受力段211与两个第二受力段212的邻接部位的外壁上均开设有形变槽213，形变槽213为环形，形变槽213沿销体部20的周向开设；每对应变片30沿销体部20的径向与第一受力段211和第二受力段212的邻接部位相对，即每对应变片30沿销体部20的径向与形变槽213相对。销体部20插入叉形铁40与转辙机的动作拉杆50对应的销孔内后，动作拉杆50上的销孔的孔壁与第一受力段211相对，叉形铁40的两个销孔的孔壁与两段第二受力段212相对，动作拉杆50对叉形铁40施加作用力时，动作拉杆50在第一受力段211施加作用力，叉形铁40的反作用力施加在两段第二受力段212上，在此过程中，两个形变槽213处发生的形变最大，从而使两对应变片30发生最大程度的形变，进而可以提高道岔转换阻力的监测精度。
形变槽213具有底壁和两个侧壁，底壁和两个侧壁之间的夹角均为圆角结构，从而能够避免直角结构导致的应力集中，有效防止销体部20发生断裂。
如图4所示，应变片30为矩形应变片，每个应变片30的长度方向均与柱形孔23的中心线方向平行，受力段21受到动作拉杆50和叉形铁40的作用而发生变形后，各对应变片30相应地也会发生形变从而在其长度方向发生轻微的拉长或缩短，应变片30上贴附设置有电阻丝31，电阻丝31沿应变片30的长度方向往复折返排列，从而最大化增大电阻丝31在应变片30长度方向上的长度，当应变片30发生轻微的拉长或缩短时，电阻丝31的长度会有较大程度的拉长或缩短，从而使电阻丝31的电阻增大或减小；电阻丝31两端设置有连接端头32，各个电阻丝31相互桥接并通过导线与电路板60连接；具体地，如图5所示，将四个应变片30的电阻丝31接入桥接电路中，通过在桥接电路上加上相应的电压E，当四个应变片30的电阻丝31的电阻值发生相应的改变时，输出电压V就会发生相应的改变，通过监测电压V的变化即可推算出受力段21的形变大小，进而测算出动作拉杆50对叉形铁40进行施力时道岔的转换阻力。
道岔转换阻力监测螺栓在使用过程中，为了保证道岔转换阻力的监测精度，需要使道岔转换阻力监测螺栓的测力方向与动作拉杆50对叉形铁40的作用力方向一致，因此，销体部20插入叉形铁40与动作拉杆50对应的销孔内后需要防止销体部20受力而发生偏转。进一步地，销头部10靠近销体部20的一端设置有第一定位结构12，即第一定位结构12位于销头部10的下端位置，第一定位结构12为六棱柱，第一定位结构12用于限制销头部10和销体部20的周向角度。在使用过程中，如图3、图6和图7所示，通过在叉形铁40的头端上部加装第一限位板70，第一限位板70沿厚度方向开设有相应的正六边形孔，通过将正六边形孔套设在第一定位结构12上从而限制道岔转换阻力监测螺栓发生偏转。
另外，定位段22包括第二定位结构221，第二定位结构221与销体部20邻接，第二定位结构221为四棱柱，第二定位结构221也用于限制销头部10和销体部20的周向角度。如图3、图6以及图8所示，在使用过程中，通过在叉形铁40的头端下部加装第二限位板80，第二限位板80沿厚度方向开设有相应的方孔，通过将方孔套设在第一定位结构12上从而限制道岔转换阻力监测螺栓发生偏转。在实际使用时，采用第一定位结构12和第二定位结构221其中之一对道岔转换阻力监测螺栓的周向角度进行限位即可。
进一步地，如图1至图3所示，定位段22还包括第三定位结构222，第三定位结构222与第二定位结构221邻接，第三定位结构222为螺纹柱，第三定位结构222用于限制销头部10和销体部20的轴向位置。在使用过程中，通过在螺纹柱上拧上相应的螺母，即可限制道岔转换阻力监测螺栓沿其轴线方向移动，从而避免影响测量精度。为了避免螺母脱落，在螺纹柱的下部开设有沿径向延伸的销孔90，通过在销孔90中插入锁定销防止螺母脱落。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种道岔转换阻力监测螺栓，其特征在于，包括：
销头部(10)；
销体部(20)，与所述销头部(10)连接，所述销体部(20)用于插设在铁路道岔的叉形铁(40)与转辙机的动作拉杆(50)对应的销孔内；所述销体部(20)包括受力段(21)和定位段(22)，所述受力段(21)内部开设有沿所述销体部(20)的轴心线方向延伸的柱形孔(23)；
应变片(30)，所述应变片(30)为多对，多对应变片(30)沿所述柱形孔(23)的延伸方向间隔设置在所述柱形孔(23)内，每对的两个所述应变片(30)沿所述道岔转换阻力监测螺栓的测力方向对称贴附在所述柱形孔(23)的内壁上以在所述动作拉杆(50)对所述叉形铁(40)施加作用力时感应所述受力段(21)的形变并转换成相应的电信号。
2.根据权利要求1所述的道岔转换阻力监测螺栓，其特征在于，所述应变片(30)为矩形应变片，每个所述应变片(30)的长度方向均与所述柱形孔(23)的中心线方向平行。
3.根据权利要求2所述的道岔转换阻力监测螺栓，其特征在于，所述应变片(30)为两对。
4.根据权利要求3所述的道岔转换阻力监测螺栓，其特征在于，所述受力段(21)包括：
第一受力段(211)；
第二受力段(212)，所述第二受力段(212)为两段，两段所述第二受力段(212)分别与所述销头部(10)和所述定位段(22)邻接；
其中，所述第一受力段(211)位于两段所述第二受力段(212)之间，每对所述应变片(30)沿所述销体部(20)的径向与所述第一受力段(211)和所述第二受力段(212)的邻接部位相对。
5.根据权利要求4所述的道岔转换阻力监测螺栓，其特征在于，所述第一受力段(211)与两个所述第二受力段(212)的邻接部位的外壁上均开设有形变槽(213)，所述形变槽(213)为环形，所述形变槽(213)沿所述销体部(20)的周向开设；
其中，每对所述应变片(30)沿所述销体部(20)的径向与所述形变槽(213)相对。
6.根据权利要求5所述的道岔转换阻力监测螺栓，其特征在于，所述形变槽(213)具有底壁和两个侧壁，所述底壁和两个侧壁之间的夹角均为圆角结构。
7.根据权利要求1所述的道岔转换阻力监测螺栓，其特征在于，所述销头部(10)内部具有电路腔(11)，所述电路腔(11)内部设置有电路板(60)；
其中，多对所述应变片(30)通过导线与所述电路板(60)连接。
8.根据权利要求1所述的道岔转换阻力监测螺栓，其特征在于，所述销头部(10)靠近所述销体部(20)的一端设置有第一定位结构(12)，所述第一定位结构(12)用于限制所述销头部(10)和所述销体部(20)的周向角度；
其中，所述第一定位结构(12)为六棱柱。
9.根据权利要求1所述的道岔转换阻力监测螺栓，其特征在于，所述定位段(22)包括：
第二定位结构(221)，第二定位结构(221)与所述销体部(20)邻接，所述第二定位结构(221)用于限制所述销头部(10)和所述销体部(20)的周向角度；
其中，所述第二定位结构(221)为四棱柱。
10.根据权利要求9所述的道岔转换阻力监测螺栓，其特征在于，所述定位段(22)还包括：
第三定位结构(222)，所述第三定位结构(222)与所述第二定位结构(221)邻接，所述第三定位结构(222)用于限制所述销头部(10)和所述销体部(20)的轴向位置；
其中，所述第三定位结构(222)为螺纹柱。
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|---|---|---|---|
| CN201911338736.9A CN110987266A (zh) | 2019-12-23 | 2019-12-23 | 道岔转换阻力监测螺栓 |
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ID=70075615
Family Applications (1)
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| CN201911338736.9A Pending CN110987266A (zh) | 2019-12-23 | 2019-12-23 | 道岔转换阻力监测螺栓 |
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| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110987266A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112129436A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-12-25 | 西安铁路信号有限责任公司 | 一种转辙机转换力实时测量装置 |
| CN112129437A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-12-25 | 西安铁路信号有限责任公司 | 一种嵌入式应力测量方法 |
| CN112161733A (zh) * | 2020-08-20 | 2021-01-01 | 大连理工大学 | 一种嵌入式拉压力监测装置 |
-
2019
- 2019-12-23 CN CN201911338736.9A patent/CN110987266A/zh active Pending
Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN112129436A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-12-25 | 西安铁路信号有限责任公司 | 一种转辙机转换力实时测量装置 |
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